机械基础——静力分析基础资料.ppt

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1、机械基础——静力分析基础2．力系作用在同一物体上的一群力称为力系。如果物体在一力系作用下保持平衡状态，则该力系称为平衡力系。如果一个力与一个力系等效，则这个力称为该力系的合力；而该力系中的每个力是合力的分力。3．平衡物体相对于地面保持静止或匀速直线运动的状态，平衡是机械运动的一种特殊形式。4．刚体所谓刚体是指在任何外力的作用下，大小和形状始终保持不变的物体。5．力矩力F的大小和点O到力F作用线的垂直距离d的乘积称为力F对点O之矩，简称力矩，记作MO(F)＝±Fd式中，d称为力臂；O点称为矩心。式中正负号表示力矩的转向。在平面内规定：力使物体绕矩心作逆时针方向转动

2、时，力矩为正；力使物体作顺时针方向转动时，力矩为负。力矩的单位为N•m或kN•m。F6．力偶大小相等、方向相反、不共线的两个平行力叫力偶。力偶能使刚体产生纯转动效应，而不能产生移动效应。力偶对刚体产生的转动效应，以力偶矩M来度量，记作M＝±Fd式中：d为两个力作用线之间的垂直距离，称为力偶臂。两个力的作用线所在的平面称为力偶作用面。规定：力偶使刚体做逆时针方向转动，力偶矩取正值，反之取负值。力偶矩的单位为N•m或KN•m。FF力偶转动效应的三要素是：力偶矩的大小、力偶的转向和力偶的作用面。平面力偶除了用力和力偶臂表示外，也可以用一带箭头的弧线表示，M表示力偶矩的

3、大小，箭头表示力偶矩的转向。力偶性质：(1)力偶不能合成为一个力。力偶只能和转向相反的力偶平衡。(2)力偶对其作用面内任一点之矩恒等于力偶矩，值等于力偶矩本身的大小，且与矩心位置无关。(3)在同一平面内的两个力偶，如果它们的力偶矩大小相等，转向相同，则这两个力偶等效。称为力偶的等效条件。二、基本公理1．二力平衡公理作用在同一刚体上的两个力，使刚体平衡的必要和充分条件是，两个力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。力的可传性原理，作用于刚体上的力可沿其作用线移动到该刚体内任意一点，而不会改变该力对刚体的作用效应。2．加减平衡力系公理在作用于刚体上的任一力系中，加

4、上或去掉任何平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。3．作用与反作用公理两个物体之间的作用力和反作用力，沿同一直线，大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上。两个物体之间所发生的机械作用是相互的，即作用力与反作用力必须同时成对出现的，并且同时产生，同时消失，作用力和反作用力通常都是性质相同的。4．力的平行四边形公理作用于刚体上同一点的两个力F1和F2，可以用作用于这点的一个力FR代替，这个力称为F1和F2的合力。合力的大小和方向由以这两个力为邻边所组成的平行四边形的对角线来确定。力的平行四边形公理力的三角形法则5．三力平衡汇交定理刚体受三力作用而平衡，若其中两

5、力作用线汇交于一点，则另一力的作用线必汇交于同一点，且三力的作用线共面。力的作用线汇交于一点，则第三力的作用线也一定经过这点，其指向再由二力平衡原理来确定。F3F12F1F2OC三力平衡汇交定理是确定力的作用线的方法之一，即若刚体在三个力作用下处于平衡，若已知其中两个三、约束与约束反力工程中的机器或者结构，总是由许多零部件组成的。这些零部件互相牵连和限制。如果从中选取一个物体作为研究对象，则它的运动当然也会受到与它连接或接触的周围其它物体的限制。也就是说，它是一个运动受到限制或约束的物体，称为被约束体。那些限制物体某些运动的条件，称为约束。这些限制条件总是由被约

6、束体周围的其它物体构成的。为方便起见，构成约束的物体常称为约束。约束限制了物体本来可能产生的某种运动，故约束有力作用于被约束体，这种力称为约束反力。限制被约束体运动的周围物体称为约束。约束反力总是作用在被约束体与约束体的接触处，其方向也总是与该约束所能限制的运动或运动趋势的方向相反。据此，即可确定约束反力的位置及方向。在一般情况下物体总是同时受到主动力和约束反力的作用。主动力常常是已知的，约束反力是未知的。将物体间各种复杂的连接方式抽象化为如下几种典型的约束类型。1．柔索约束用柔软的皮带、绳索、链条阻碍物体运动而构成的约束叫柔体约束。约束反力一定通过接触点，沿着

7、柔体中心线背离被约束物体的方向的拉力，如右图中的力。2．光滑接触面约束两物体直接接触，并可忽略接触处的摩擦所构成对物体运动限制时，称为光滑接触面约束。这种约束不能限制物体沿光滑接触面的公切线方向的运动或离开光滑面，只能限制物体沿着接触面的公法线向光滑面内的运动，所以光滑接触面约束反力是通过接触点，沿着接触面的公法线指向被约束的物体，如下图所示，其约束反力均为压力，常用FN表示。3．圆柱铰链约束圆柱铰链简称为铰链。铰链是工程上常见的一种约束，如图所示。理想的圆柱铰链是由一个圆柱形销钉插入两个物体的圆孔中构成的，且认为销钉与圆孔的表面很光滑。(1)固定铰链支座：Ny

8、Nx若铰链支座被滚动体支